2014年09月25日《自然》杂志精选

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封面故事：对岛屿生物地理理论的直接验证
Island biogeography of the Anthropocene
根据岛屿生物地理理论，物种数量(丰富度)是由一个岛屿的面积和隔离状况怎样决定定植、灭绝和物种形成速度决定的。人类向加勒比群岛引入变色龙蜥蜴有一个很长的历史，它们是随着一些植物以搭便车的方式来到该群岛的。这些植物有菠萝，最近还包括用于饭店花园的装饰性植物。Matt Helmus等人利用外来物种的这种扩散方式对岛屿生物地理理论进行了一个大规模的直接验证。他们的结果证实了一些理论预测——比如说，地理面积仍是物种丰富度的一个较好的正预测指标。但在一个由人类支配的世界上，地理隔离作为丰富度的一个负预测指标已被经济隔离取代。例如，岛屿之间的船运交通流与地理隔离无关，而与贸易政策有关——美国的禁运减少了在古巴定居的外来变色龙的数量这一事实便是证明。封面：在多米尼加共和国定居的古巴绿色变色龙(Anolis porcatus)。 （doi: 10.1038/nature13739 & doi: 10.1038/513492a）
PI3K作为一个治疗目标
Loss of oncogenic Notch1 with resistance to a PI3K inhibitor in T-cell leukaemia
“T-细胞急性淋巴细胞白血病”(T-ALL)与解除对Notch1 和Ras/“磷脂酰肌醇-3肌酶”(PI3K) 信号传导之调控的突变密切相关。Kevin Shannon及同事发现，用GDC-0941 (pictilisib)——正在进行临床开发的一种PI3K抑制剂——进行处理，会诱导与被激发的Notch信号传导的下调相关的抗药性、对γ-分泌酶抑制剂的交叉抗药性和上调的PI3K信号传导。Notch1的抑制会激发PI3K 通道，说明在T-ALL 疾病中同时以被激发的Notch1和PI3K为目标的合理化策略很可能会加快抗药性的产生。（doi: 10.1038/nature13495）
真核核糖体抑制的机制
Structural basis for the inhibition of the eukaryotic ribosome
由于核糖体是抗生素的一个共同目标，所以有大量关于细菌核糖体与各种抑制因子怎样结合的结构数据。我们对抑制因子与较大真核核糖体的结合方式的认识是有限的。Marat Yusupov及同事发表了结合到12个真核特定抑制因子和4个广谱抑制因子上的酵母80S核糖体的结构。在结构数据和动力研究的基础上，作者提出了关于环己酰亚胺和Lactimidomycin的作用的一个模型。该模型显示，一个抑制因子的大小能决定其对于核糖体的可及性，因而也能决定其作用机制。这个新模型为针对真菌和原生动物感染、癌症以及由“提前终止密码子”引起的遗传病的新型抗生素和治疗方法的基于结构的设计提供了普遍原理。（doi: 10.1038/nature13737 & doi: 10.1038/nature13747）
抑制素对骨生长的恢复效应
Statin treatment rescues FGFR3 skeletal dysplasia phenotypes
人类的侏儒症或骨骼发育不良的一些最常见的原因，是“成纤维细胞生长因子受体-3”(FGFR3)基因发生的功能获得(gain-of-function)突变。Noriyuki Tsumaki 及同事对来自有两种状况(一种是“1-型致死性发育不良”(TD1)，另一种是“软骨发育不全”(ACH))的患者的成纤维细胞进行了重新编程，以生成“诱导多能干细胞”(iPSCs)。TD1 iPSCs 的软骨形成分化导致被降解软骨的形成。对能够使发生软骨形成分化的TD1 iPSCs不产生被降解的软骨表现型的分子所做的一个筛选，发现抑制素(statins——一般用来降低血液胆固醇水平的药物)在这个方面是最有效的。抑制素被包括在了候选分子中，因为它们已被报告对软骨细胞有合成代谢(同化)效应。另外，在一个ACH小鼠模型中，用抑制素治疗还会导致骨生长的显著恢复。这些发现表明，抑制素可能具有对患TD1和ACH的婴儿和儿童进行医学治疗的潜力。（doi: 10.1038/nature13775 & doi: 10.1038/nature13750）
PAM介导的DNA目标打开
Structural basis of PAM-dependent target DNA recognition by the Cas9 endonuclease
细菌 Cas9 核酸酶是一种RNA引导的DNA核酸内切酶，见于细菌CRISPR防卫系统中，也被广泛用作一种遗传工程工具。Cas9与一个引导RNA结合，与互补双螺旋DNA形成一个复合物，还会将DNA分解。要使分解发生，DNA目标就必须含有一个被称为PAM的三核苷酸主题。Martin Jinek及同事解决了结合到一个引导RNA和一个含PAM的双螺旋DNA上的Cas9的结构。该结构显示了对DNA目标中的PAM的碱基特异性识别，怎样在PAM的紧上游导致DNA中局部化的链分离，从而让目标DNA链杂合到引导RNA 上。（doi: 10.1038/nature13579）
将藻类Rubisco 引入到作物中
A faster Rubisco with potential to increase photosynthesis in crops
Rubisco (将大气中的二氧化碳吸收到生物圈中的一种重要酶)是以提高植物光合作用效率为目的的相关工作的一个重要目标。 本文作者成功培育出了含一个来自一种蓝细菌的、能够发挥功能的Rubisco的烟草植物。这种蓝细菌(能进行光合作用的蓝绿藻)酶有一个比任何“C3”植物都大的催化速度。这项研究中培育出的植物为在未来将蓝细菌二氧化碳浓缩机制的剩余部分添加进去铺平了道路，朝增强光合作用效率和提高作物产量的方向迈出了重要一步。（doi: 10.1038/nature13776）
温室气候下的季风条件
Asian monsoons in a late Eocene greenhouse world
Alexis Licht 及同事提出了得到气候模拟支持的地球化学证据，它让我们对亚洲季风的演变有了新认识。他们发现，晚始新世(当时的大气二氧化碳浓度将世界带入了一个温室性全球气候状态)支持一种与我们今天所看到的类似的亚洲季风。在距今大约3400万年前出现的一次整体性全球变冷中断了始新世的这一季风，后者在几百万年后又重新开始了，其重新开始很可能与青藏高原的隆起有关。（doi: 10.1038/nature13704）
星星也是物以类聚
Early turbulent mixing as the origin of chemical homogeneity in open star clusters
形成同样星团的恒星在它们所含的重元素(如碳、氮、氧、镁、硅和铁等)的数量上往往都非常相似。周围星际气体的差异要大得多。造成这种化学同质性的原因一直不清楚。在这篇论文中，Yi Feng和Mark Krumholz报告了对随着成星云(star-forming clouds)的形成和坍缩而发生的化学元素的混合所做的模拟。他们发现，在云团形成过程中发生的湍流混合会自然地产生一个比在气体中至少小5倍的“星体丰度散射”。混合现象是在恒星形成过程中非常早的时候出现的，这样即便恒星形成效率低的区域也会很好地混合。（doi: 10.1038/nature13662）
对基岩峡谷的新认识
Flow in bedrock canyons
在不断隆起地区切入到基岩内的峡谷，对于我们认识地质构造、气候和地貌之间的联系来说有重要意义。流体流(fluid flow)和沉积物输送在模型中是与峡谷基岩切入相关的过程，但迄今为止还没有可被用来验证代表流体流的模型组件的、对基岩峡谷中的流结构所做的野外观测结果。这篇论文描述了沿加拿大菲莎河峡谷所做的一次勘测，这次勘测提供了对一个狭窄的基岩峡谷中的流体流所做的详细测量。这些数据显示了一个比目前在流模型中所假设的更为复杂的流结构，说明我们对基岩峡谷切入的认识需要予以修正。（doi: 10.1038/nature13779 & doi: 10.1038/513490a）
一个海王星大小的太阳系外行星上的水蒸气
Water vapour absorption in the clear atmosphere of a Neptune-sized exoplanet
Jonathan Fraine等人获得了海王星大小的太阳系外行星HAT-P-11b从可见光到红外线的透射谱。在其中，他们在1.4微米的波长检测到了水蒸气吸收。HAT-P-11b 是具有一个通过透射来度量的吸收特征的最小和最冷的行星。以前，我们只有可能测定木星大小的较大太阳系外行星的大气组成，但现在这一最新进展意味着我们有可能来测定大气平均分子量，从而帮助了解小到只有四个地球质量的行星的形成历史。（doi: 10.1038/nature13785 & doi: 10.1038/513493a）